水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠精準(zhǔn)、高效地實(shí)現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測(cè)，得益于其內(nèi)部集成的多種高精度傳感器以及精密的信號(hào)處理系統(tǒng)，它們相互協(xié)作，如同精密的 “數(shù)據(jù)采集工廠(chǎng)"，為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供可靠的水質(zhì)數(shù)據(jù)。
在溶解氧參數(shù)監(jiān)測(cè)方面，設(shè)備采用的熒光壽命法溶解氧傳感器堪稱(chēng) “氧氣探測(cè)專(zhuān)家"。這種傳感器的核心部件是涂覆有特殊熒光物質(zhì)的傳感膜，該熒光物質(zhì)在受到特定波長(zhǎng)（如藍(lán)光）的光照射后，電子會(huì)被激發(fā)到高能態(tài)，當(dāng)電子從高能態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，便會(huì)發(fā)出熒光。而水中的溶解氧具有特殊的性質(zhì)，它能夠與處于激發(fā)態(tài)的熒光物質(zhì)發(fā)生碰撞，使熒光物質(zhì)的能量以非輻射的形式散失，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度減弱，熒光壽命縮短。傳感器內(nèi)部集成了高精度的光源發(fā)射模塊和熒光信號(hào)檢測(cè)模塊，光源發(fā)射模塊持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，照射到傳感膜上，熒光信號(hào)檢測(cè)模塊則實(shí)時(shí)捕捉熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光，并精確測(cè)量其壽命。通過(guò)建立熒光壽命與溶解氧濃度之間的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的算法運(yùn)算，便能將檢測(cè)到的熒光壽命數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的溶解氧含量數(shù)值。與傳統(tǒng)的膜電極法相比，熒光壽命法不受水流速度的影響，無(wú)需預(yù)熱，響應(yīng)速度更快，能夠在瞬間對(duì)水體中溶解氧的微小變化做出反應(yīng)，尤其適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中對(duì)溶解氧實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的需求。
pH 值的監(jiān)測(cè)依賴(lài)于電化學(xué)（鹽橋）原理的 pH 傳感器。該傳感器主要由玻璃電極和參比電極組成，玻璃電極的頭部是一個(gè)對(duì)氫離子具有選擇性透過(guò)能力的玻璃膜球泡，當(dāng)傳感器浸入水體后，水體中的氫離子會(huì)與玻璃膜表面水化層中的氫離子進(jìn)行交換，從而在玻璃膜兩側(cè)形成電位差。參比電極則提供一個(gè)穩(wěn)定的電位基準(zhǔn)，其內(nèi)部通常裝有飽和氯-化-鉀溶液，并通過(guò)鹽橋與被測(cè)水體相連，鹽橋的作用是保持兩側(cè)溶液的電中性，確保電位測(cè)量的準(zhǔn)確性。玻璃電極與參比電極之間形成的電位差與水體中氫離子濃度（即 pH 值）符合能斯特方程，通過(guò)測(cè)量這個(gè)電位差，并結(jié)合溫度補(bǔ)償（因?yàn)?pH 值的測(cè)量會(huì)受到溫度影響），經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列處理后，最終在設(shè)備的顯示屏上呈現(xiàn)出精確的 pH 數(shù)值。這種傳感器具有測(cè)量范圍廣、精度高的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)從酸性到堿性的各種水體環(huán)境監(jiān)測(cè)。
溫度傳感器采用高精度數(shù)字傳感器，其核心是基于半導(dǎo)體材料或金屬材料的溫度敏感元件。以半導(dǎo)體材料的溫度傳感器為例，它利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。半導(dǎo)體材料的電阻值與溫度之間存在著較為精確的函數(shù)關(guān)系，通常表現(xiàn)為電阻值隨溫度升高而降低（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）或升高（正溫度系數(shù)熱敏電阻） 。傳感器內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)能夠?qū)⑦@種電阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化，然后通過(guò)高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，設(shè)備還會(huì)采用線(xiàn)性化處理算法，對(duì)溫度敏感元件的非線(xiàn)性特性進(jìn)行修正，并結(jié)合多點(diǎn)校準(zhǔn)技術(shù)，在不同溫度點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保在 -10℃到 50℃的操作溫度范圍內(nèi)，測(cè)量精度達(dá)到 ±0.3℃，能夠準(zhǔn)確捕捉水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中細(xì)微的溫度變化。
除了上述三種關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)傳感器外，設(shè)備中的電導(dǎo)率傳感器基于接觸式電極法，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電極之間溶液的電阻來(lái)計(jì)算電導(dǎo)率，其電極通常采用鍍鉑黑處理，以減少電極極化現(xiàn)象，提高測(cè)量準(zhǔn)確性；濁度傳感器利用散射光法，當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)含有懸浮顆粒的水樣時(shí)，懸浮顆粒會(huì)使光線(xiàn)發(fā)生散射，通過(guò)檢測(cè)特定角度的散射光強(qiáng)度來(lái)確定水樣的濁度；氨氮傳感器采用離子選擇電極法，其敏感膜對(duì)氨離子具有選擇性響應(yīng)，通過(guò)測(cè)量膜兩側(cè)的電位差來(lái)確定氨氮濃度。這些傳感器采集到的原始信號(hào)，會(huì)傳輸至設(shè)備內(nèi)部的中央處理單元，經(jīng)過(guò)濾波、放大、校準(zhǔn)、補(bǔ)償?shù)纫幌盗袕?fù)雜的數(shù)據(jù)處理流程，最終轉(zhuǎn)化為直觀、準(zhǔn)確的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)在 4.3 寸觸摸屏上，同時(shí)通過(guò) RS485 接口等通訊模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和共享，為水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)管理提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
掃碼加微信